第五节 论燃烧放出的热量

当某些物体与氧化合时，这化合过程就叫做燃烧，通常伴随着热的放出，其结果是减少了产物的热容量。拉瓦锡和拉普拉斯在寻求各种不同种类燃烧中所放热量的精巧的尝试，不曾受到应有的注意。这可能是由于认为一定要使用以上哲学家们的量热计，还认为这些结果不一定都是可靠的。可是在这个课题上是可以使用很简单的仪器来获得许多重要数据的，这种仪器如以下所述：

我使用一个球胆，其容积在充以空气时，等于30000格令的水。把它充满任何可燃气体，配好一根管子和一个活塞：准备好能容30000格令水的镀锡的容器，先求出它的容量，再加入水，使水与容器的容量加起来等于30000格令水的容量。把气体点燃，用火焰尖端加热镀锡容器底部凹面，直至气体全部用完为止。然后小心地记下水温度的增加，从而确定在通常压力与温度下，一给定体积的气体在升高等体积水的温度时的燃烧效果，只是由于辐射等原因发生很小量的热的损失，而这是这种方法所不可避免的，多半不超过总热的1/9或1/10。

各种不同气体几次试验的平均结果陈述如下：如果这些实验是按适当的要求来完成的话，对同种类的气体是不会在结果方面有任何显著差别的。火焰的尖端应该正好与容器底接触。

后面五种物品是放在近便的架子上，并在盛水的容器下面燃烧。只有炭是先把它烧着，然后称好重量，用吹管和缓吹风以维持其燃烧，尽可能把热引到容器底部上。这个操作完成后，再把炭称一下，确定其损失。对每10格令炭来说，结果从没达到2°，但通常很接近它。

为了把这些比较的结果表示得更清楚，将这些物品化为普通重量，并将与它们化合的已知的氧的数量与它们放在一起或许是适当的。给出的热量可以满意地用它所能融化的冰的磅数来表示，并理所当然地认为需要融化冰的热量等于把水升高新标度150°时所需热量。这些结果可由下表看出。

拉瓦锡给我们留下类似的表，是用量热计从氢、磷、炭、油和蜡等实验得来的；而克劳福德则是用另一种仪器从氢、炭、油和蜡的燃烧得来的。把克劳福德的结果化为拉瓦锡的相应的标度，则它们分别如以下所示：

氢.拉瓦锡的结果近似地和我的结果一致，这是有利于说明它们正确的一个论据。克劳福德，我想，一定是把产生的热估计得过高了。他的测定方法是用电把气体引爆，为了尽可能做得精确，应该多做几遍。实际情况可能是介于二者之间。

磷.拉瓦锡的结果比我的要高得多。我想，他的结果一定是太高了。我猜想，可以公正地把它推断为66。

炭.我的结果比克劳福德的低，这是可以预料到的。我的结果一定是低了一些。但是拉瓦锡在炭以及所有其他物品中，除掉氢，无疑都太高了。我想，克劳福德的也太高。他的关于动物呼吸所产生的热的实验是支持这个设想的。

蜡和油.克劳福德的结果略低于我的，而这是不应该的，而且无疑是低于真实情况。拉瓦锡的结果肯定是不能得到支持的。这位伟大的哲学家也熟知他的结果不可靠，并且自己这样地表示过。他似乎对氢气的热没有足够的认识，没有认识到它在燃烧时释放出这么多热量。他把燃烧蜡等物品放出的热与在各自状态下燃烧相等重量的氢和炭放出的热进行比较，指望得到一个方程式。但这是指望不到的，因为氢和炭在化合状态下比其在单独存在时都一定含较少的热，这是与化合时放热的普遍规律相符合的。实际上，克劳福德和拉瓦锡在一定程度上都盲目相信这样的概念，即氧气是燃烧时所产生的光和热的唯一的或主要的来源。特别是克劳福德更为显著，在他已经证明了氢气（一种最常见和最丰富的可燃物）所含的热差不多是同重量氧气的5倍以后。氮气，另一种可燃物，具有和氧一样高或者可能更高的比热。假设比热表是包括各种物体的话，油、蜡、牛脂、酒精等在这个表中是一定不会低的。只有炭和硫在表中列在后面。因此，总的说来，我们不能采用克劳福德的话：“易燃物体含有很少绝对热”，“燃烧时所生成的热是从空气得来，而不是从可燃物体得来的”。这些话在应用于炭和坑煤的通常燃烧时差不多是正确的，但是在普遍地应用于燃烧物体时就不是这样了。

在作出这些论述以后，大概已经很清楚，燃烧时所发出的热（光或许也如此）是一定要理解为从氧气和易燃物质双方面得来的，而且每个物体所作贡献无例外地与燃烧前它的比热成比例。对硫与金属化合时所产生的热以及各种放热的化学化合都可以提出同样的看法。

在我们结束这节以前，对那些对节约用煤特别有兴趣的人可以说一句，燃烧一磅炭（矿煤可能也是一样）足以（如果没有损失的话）把45或50磅水的温度从冰点升高到沸点，或者把7磅或8磅的水变为水蒸气。如果使用的煤多于这个分量，则有相应的热量损失掉。如果可能，这当然是应该设法避免的。